光學(xué)納米粒子的光學(xué)捕獲及其應(yīng)用介紹

《光電子科學(xué)》發(fā)表的一篇新文章回顧了光學(xué)捕獲的光學(xué)納米粒子的基本原理和應(yīng)用。光學(xué)納米粒子是光子學(xué)的關(guān)鍵要素之一。它們不僅可以對(duì)多種系統(tǒng)（從細(xì)胞到微電子）進(jìn)行光學(xué)成像，還可以作為高度靈敏的遠(yuǎn)程傳感器。 最近，光鑷在分離和操縱單個(gè)光學(xué)納米粒子方面的成功得到了證實(shí)。這為高分辨率、單粒子掃描和傳感打開(kāi)了大門(mén)。

光學(xué)納米粒子的光學(xué)捕獲及其應(yīng)用 本文總結(jié)了單個(gè)光學(xué)納米粒子光學(xué)捕獲這一迅速發(fā)展的領(lǐng)域中最相關(guān)的結(jié)果。根據(jù)不同的材料及其光學(xué)特性，光學(xué)納米粒子分為五個(gè)家族：等離子體納米粒子、摻鑭納米粒子、聚合物納米粒子、半導(dǎo)體納米粒子和納米金剛石。對(duì)于每種情況，都描述了主要進(jìn)展和應(yīng)用。

等離子體納米粒子具有較大的極化率和較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，這需要對(duì)它們的捕獲波長(zhǎng)進(jìn)行關(guān)鍵選擇。基于光學(xué)捕獲等離子體納米粒子發(fā)光特性的典型應(yīng)用是研究粒子-粒子相互作用和溫度傳感。這項(xiàng)研究是通過(guò)分析納米粒子吸收、散射或發(fā)射的輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

鑭系元素?fù)诫s的納米粒子具有窄的發(fā)射帶、長(zhǎng)的熒光壽命和溫度敏感的發(fā)射強(qiáng)度。這篇綜述總結(jié)了單光阱鑭系元素?fù)诫s的納米粒子所實(shí)現(xiàn)的細(xì)胞溫度傳感。鑭系元素?fù)诫s的納米粒子的主體結(jié)構(gòu)特性使其能夠旋轉(zhuǎn)。對(duì)于固定的激光功率，旋轉(zhuǎn)速度取決于介質(zhì)粘度。研究表明，這種特性可用于測(cè)量細(xì)胞內(nèi)粘度。

此外，鑭系元素?fù)诫s的納米粒子適當(dāng)?shù)谋砻婀倌芑蛊淇捎糜诨瘜W(xué)傳感。 將染料摻入聚合物納米顆粒中使其發(fā)光，并易于在光學(xué)陷阱內(nèi)追蹤。本綜述總結(jié)了利用追蹤顆粒發(fā)光的能力對(duì)單顆粒動(dòng)力學(xué)和生物樣本特征的研究。它不僅有助于更深入地理解捕獲激光和光學(xué)顆粒之間的光學(xué)和機(jī)械相互作用，而且還指出了將光學(xué)捕獲與熒光或掃描顯微鏡相結(jié)合的巨大潛力。



用于熱傳感的鑭系元素?fù)诫s納米顆粒 半導(dǎo)體納米粒子因其特殊的光致發(fā)光特性，如可調(diào)發(fā)射、較低的光漂白敏感性、高量子產(chǎn)率和化學(xué)穩(wěn)定性，最近引起了人們的極大關(guān)注。在這篇綜述中，作者總結(jié)了使用光鑷研究和改善單個(gè)半導(dǎo)體納米粒子發(fā)光特性的研究。他們還總結(jié)了使用半導(dǎo)體粒子作為細(xì)胞成像的局域激發(fā)源的研究。

納米金剛石的熒光是由金剛石結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)缺陷引起的，被稱為色心。文獻(xiàn)研究表明，關(guān)于納米金剛石的光學(xué)捕獲的報(bào)道數(shù)量有限。關(guān)于該主題的第一篇報(bào)道顯示，單個(gè)納米金剛石可以用作磁場(chǎng)傳感器。后來(lái)，光學(xué)捕獲的納米金剛石也被證明可以作為細(xì)胞溫度計(jì)。

這篇綜述文章還揭示了光阱和膠體光學(xué)納米粒子的組合如何用于各種應(yīng)用。盡管光鑷在單納米粒子研究方面具有巨大潛力，但該領(lǐng)域仍處于起步階段。大多數(shù)工作都集中在應(yīng)用上，而不是填補(bǔ)知識(shí)空白。并且，還有一些問(wèn)題尚未解決。 該綜述總結(jié)了納米顆粒的光學(xué)捕獲所面臨的挑戰(zhàn)，包括缺乏描述光力的精確公式、空間分辨率的不確定性、可能存在的傳感偏差等。該綜述有望促進(jìn)該領(lǐng)域在原理、技術(shù)、設(shè)備和應(yīng)用方面的研究的不斷豐富和發(fā)展。







審核編輯：劉清